DE2353808C3 - Vorrichtung zur Aufzeichnung von Informationssignalen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufzeichnung von Informationssignalen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Vorrichtung zur Aufzeichnung von Videosignalen ist aus der US-PS 35 62 422 bekannt. Die Aufzeichnung erfolgt mit einem Lichtstrahl, der von einem Laser erzeugt wird. Der Modulator für den Lichtstrahl umfaßt einen Polarisator und einen Analysator, zwischen denen ein optisches Element angeordnet ist, welches die Polarisationsebene in Abhängigkeit von einem angelegten elektrischen Signal dreht. Dem optischen Modulator ist eine Einrichtung zugeordnet, mit welcher das Extinktionsverhältnis des Modulators stets auf seinem technisch möglichen Maximum gehalten wird, das üblicherweise bei mindestens 500 :1 liegt Als Aufzeichnungsmedium ist in Verbindung mit der bekannten Vorrichtung ein fotografischer Film gezeigt Mit welchem Spurverlauf die Aufzeichnung auf diesem erfolgt, geht aus der US-Patentschrift nicht hervor.

Aus der DE-OS 19 03 822 ist es bekannt Informationssignale mechanisch auf einem plattenförmigen

ίο Aufzeichnungsträger derart aufzuzeichnen, daß sie mit optischen Mitteln lesbar sind. Die Aufzeichnung erfolgt auf dem Boden einer spiraligen Spurrille in Form von Erhebungen und Senken. Bei der Abtastung sollen die seitlichen Flanken der Spurrille als mechanische Führung für den optischen Lesekopf dienen, jedoch sind keine Angaben hinsichtlich der Erzeugung dieser Spurrille gemacht

Aus der DE-AS 12 77 344 ist weiterhin ein Verfahren zur Informationsspeicherung bekannt bei dem ein Aufzeichnungsmaterial Verwendung Findet, das einen aus hochschmelzendem Material mit hohem Reflexionsvermögen bestehenden Schichtträger und eine aus niedrigschmelzendem Material wie etwa Paraffin bestehende Informationsspeicherschicht der zur Verminderung ihres Reflexionsvermögens Farbstoff zugesetzt ist aufweist Ein in Abhängigkeit von den aufzuzeichnenden Informationen abgelenkter, in seiner Strahlbreke variierter und/oder in seiner Intensität geänderter Energiestrahl, wie z.B. ein Lichtstrahl,

jo Elektronenstrahl oder Laserstrahl, und/oder ggf. die Informationsspeicherschicht sollen dann derart in ihrer Intensität bzw. Schichtstärke bemessen werden, daß der stark reflektierende Schichtträger an den von dem Energiestrahl getroffenen Stellen des Aufzeichnungsmaterials freigelegt wird. Bei unveränderter Speicherschichtdicke soll somit die Intensität des Energiestrahls zum Durchdringen der Speicherschicht ausreichen, so daß die dadurch erzielbare breitenmodulierte Formgebung der freigelegten Reflexionsfläche des Schichtträgers später zum Auslesen der derart aufgezeichneten Informationen lichtelektrisch abgetastet werden kann. Hierbei sollen Aufzeichnung und Abfrage der Informationen zweckmäßig im Vakuum erfolgen. Das Verfahren beruht demnach im wesentlichen auf einer Breitenmodulation eines die zum völligen Durchschmelzen der Speicherschicht erforderliche Intensität aufweisenden Energiestrahls, die sich mit der erforderlichen Genauigkeit offensichtlich nur im Vakuum durchführen läßt, und erfordert darüber hinaus die Verwendung eines aus zumindest zwei Schichten mit bestimmten unterschiedlichen Eigenschaften bestehenden Aufzeichnungsmaterials.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentan-Spruchs 1 mit einfachen Mitteln derart auszugestalten, daß gleichzeitig mit der eigentlichen Aufzeichnung tiefenmodulierter Informationssignale eine bei der Abtastung als Führung verwendbare Spur erzeugbar ist, entlang der die Aufzeichnung erfolgen kann.

bo Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichnete Vorrichtung gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung dient ein einziger Strahl gleichzeitig sowohl zur Erzeugung der eigentlichen Aufzeichnung als auch zur Erzeugung einer Führungsspur. Der einzige Strahl besteht aus zwei Komponenten, nämlich einer konstanten Grundkomponente und einer veränderlichen Signal- oder Aufzeichnungskomponente. Die konstante Grundkomponente

ist derjenige Anteil des am Modulator einfallenden Strahles, der dank einer entsprechenden Einstellung des Modulators von diesem stets, also unabhängig vom Zustand des Modulationssignals, durchgelassen wird. Mit dieser Grundkomponente des Strahls wird eine Führungsspur auch dann aufgezeichnet, wenn kein Modulationssignal vorhanden ist oder — bei negativer Modulation — das Modulationssignal seinen Höchstwert aufweist Der Grundkomponente ist die Aufzeichnungskomponente überlagert, deren Intensität vom Modulator in Abhängigkeit vom Informations- bzw. Modulationssignal in üblicher Weise verändert wird und welche die eigentliche Aufzeichnung entlang der Führungsspur erzeugt

Dies hat den Vorteil, daß Aufzeichnung und Führungsspur gleichzeitig mittels eines einzigen Schreibstrahles erzeugbar sind und dadurch der bauliche Aufwand vergleichsweise gering ist Für die Ausbildung der Führungsspur ist lediglich eine geringfügige Modifizierung in Verbindung mit einer entsprechenden Einstellung des Modulators erforderlich. Da von dem bisher z. B. bei optischen Modulatoren angewandten Prinzip, deren Extinktionsverhältnis möglichst groß auszulegen, bewußt abgegangen wird, können auch einfachere Modulatoren als bei bekannten Vorrichtungen zur Aufzeichnung verwendet werden. Im übrigen ist die Erfindung nicht auf eine Aufzeichnung durch Lichtstrahlen beschränkt sondern es können auch andere entsprechende Strahlen, insbesondere Elektronenstrahlen, Verwendung finden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachstehend näher beschrieben.

Es zeigt

F i g. 1 teils als Schnitt und teils als Blockschaltbild eine Vorrichtung zur Aufzeichnung von Informationssignalen,

Fig.2A und 2B den zeitlichen Verlauf einer Steuerspannung für die Vorrichtung gemäß F i g. 1 und der entsprechenden Strahlintensität,

F i g. 3 einen Ausschnitt einer Draufsicht auf ein in der Vorrichtung gemäß F i g. 1 mit einer Führungsspur und der Aufzeichnung versehenes Aufzeichnungsmedium,

F i g. 4 eine isometrische Teilansicht des Aufzeichnungsmediums gemäß F i g. 3,

F i g. 5 teils als Seitenansicht und teils als Blockschaltbild eine weitere Vorrichtung zur Aufzeichnung von Informationssignalen,

Fig.6 den zeitlichen Verlauf einer Steuerspannung für die Vorrichtung nach F i g. 5,

F i g. 7 den zeitlichen Verlauf der Steuersp?-nnung und in Beziehung dazu den zeitlichen Verlauf der Strahlintensität bei der Vorrichtung nach F i g. 5,

Fig.8 eine isometrische Teilansicht eines in der Vorrichtung nach F i g. 1 oder 5 mit einer Spur und einer Aufzeichnung versehenen Aufzeichnungsmediums.

In F i g. 1 ist eine Aufzeichnungsvorrichtung gezeigt, bei der ein Elektronenstrahl verwendet wird, um Informationssignale auf einem plattenförmigen Aufzeichnungsmedium aufzuzeichnen. Ein Motor 11 weist eine Welle 12 auf, auf der drehbar ein Plattenteller 13 angeordnet ist, der das Aufzeichnungsmedium 14 trägt.

Oberhalb des Aufzeichnungsmediums 14 ist ein Strahlerzeuger 15 angeordnet, der einen einzigen Schreibstrahl zur gleichzeitigen Bildung einer Führungsspur und einer Informationsaufzeichnung in der Führungsspur erzeugt Der Strahlerzeuger 15 weist ein Gehäuse 18 auf, das in Schraubeingriff mit einer Vorschubspindel 16 steht, die drehbar und parallel zum Durchmesser des Aufzeichnungsmediums 14 angeordnet ist und das verschiebbar längs einer fest angeordneten Führungsstange 17 ist Die Vorschubspindel 16 ist mit der Welle eines Motors 20 gekuppelt, so daß beim Antrieb des Motors in eine Richtung, etwa im Uhrzeigersinn, der Strahlerzeuger 15 nach rechts, wie in F i g. 1 gezeigt, bewegt wird.

Im Gehäuse 18 befindet sich ein Strahlgenerator 19 mit einer hermetisch abgedichteten Vakuumkammer 21. In dieser ist eine Strahlquelle 22 zur Erzeugung eines vorbestimmten Elektronenstrahls 29 angeordnet, ferner eine Kathode 23 und eine Strahlsteuerelektrode 24 zum Steuern der Strahlaufbringung auf das Aufzeichnungsmedium 14, während eine Ablenkungseinrichtung 26 außerhalb der Vakuumkammer ein Fokussieren oder Entfokussieren des Elektronenstrahls in einer Richtung bewirkt, um ein strichförmiges Projektionsbild des Elektronenstrahls auf dem Aufzeichnungsmedium 14 von sehr kurzer Länge und linearer Gestalt in Radialrichtung des Aufzeichnungsmediums zu bilden.

Durch Zufuhr eines geeigneten elektrischen Stroms von einer Stromquelle 27 zur Strahlquelle 22, durch Halten der Kathode 23 auf einem Bezugspotential und durch Beaufschlagen der Fokussier- und Ablenkeinrichtung 25,26 mit Steuersignalen von einem Fokussierkreis 28 kann ein Elektronenstrahl erzeugt und so gesteuert

jo werden, daß er auf das Aufzeichnungsmedium 14 durch eine Blende 30 in dem Gehäuse fokussiert wird. Alle aufgeführten Teile sind in einer äußeren Vakuumkammer 31 angeordnet, damit der Elektronenstrahl 29 auch außerhalb der inneren Vakuumkammer 21 bis zum Aufzeichnungsmedium im Vakuum verläuft. Ein Strahlmodulatorkreis 32 dient zum Erzeugen elektrischer Signale, die der Strahlsteuerelektrode 24 zugeführt werden, um hierdurch den von der Strahlquelle 22 erzeugten Elektronenstrahl zu intensitätsmodulieren.

Wenn eine negative Spannung a(V) unterhalb eines vorbestimmten Wertes auf die Strahlsteuerelektrode 24 gegeben wird, wird kein Elektronstrahl 29 erzeugt, so daß das Aufzeichnungsmedium 14 überhaupt nicht bestrahlt wird. Wenn diese negative Spannung allmählieh bis auf einen Wert b(V) ansteigt, wird ein Elektronenstrahl einer vorbestimmten Energiedichte auf das Aufzeichnungsmedium aufgebracht; wenn die Spannung weiter bis zu einem Wert c(V) vergrößert wird, wird ein Elektronenstrahl mit höherer Energiedichte auf das Aufzeichnungsmedium 14 aufgebracht. Wenn daher das von dem Strahlmodulatorkreis 32 auf die Strahlsteuerelektrode 24 gegebene Signal eine feste Vorspannungskomponente mit dem Potential b(V) hat und eine Signalkomponente entsprechend einem Informationssignal, die zwischen b(V) und c(V) liegt, wie in F i g. 2A gezeigt ist, wird das Aufzeichnungsmedium mit einem ständigen Strahl entsprechend der Grund- oder Vorspannungskomponente und einem variierenden Strahl entsprechend der Signalkomponente bestrahlt,

ω die einander zu einem einzigen Schreibstrahl überlagert sind, wie in F i g. 2B gezeigt ist.

Nach obiger Methode wird also stets ein Elektronenstrahl auf das Aufzeichnungsmedium 14 mit einer vorbestimmten Mindestintensität unabhängig von den

b5 Informationssignalen aufgebracht. Alternativ kann dazu auch die Kathode auf einem vorbestimmten Potential gehalten werden, um sicherzustellen, daß ein Teil des Strahls aus der Strahlquelle 22 auf das Aufzeichnungs-

medium unabhängig vom Vorhandensein eines Informations- oder Modulationssignals aufgebracht wird, wobei dann der Strahlmodulatorkreis nur die reine Signalkomponente beiträgt. Eine weitere Alternative besteht darin, daß auch das Signal von dem Strahlmodulatorkreis der Kathode zugeführt wird.

Der vorgenannte Schreibstrahl wird auf das Aufzeichnungsmedium 14 in Form eines linearen Striches aufgebracht, der eine Länge d hat und mit der Radialrichtung des rotierenden Aufzeichnungsmediums zusammenfällt. Hierbei werden die Motoren 11 und 20 unter Steuerung durch eine Rotationssteuereinrichtung 33 gemeinsam so angetrieben, daß der strichförmig auftreffende Schreibstrahl Spuren mit der Breite d bildet, die voneinander durch einen Abstand e auf dem Aufzeichnungsmedium 14 getrennt sind, vgl. F i g. 3 und 4. In F i g. 3 sind die Teile, die mit dem Strahl der Vorspannungskomponente bestrahlt worden sind, schraffiert und die Teile, die mit dem Strahl der Signalkomponente bestrahlt worden sind, schattiert dargestellt

Wenn das Aufzeichnungsmedium ζ. Β. aus thermoplastischem Kunststoff besteht, erzeugt der auftreffende Schieibstrahl eine Ausnehmung. Diese hat eine Mindesttiefe Da, gemessen von der Oberfläche des Aufnahmemediums, wenn der Schreibstrahl nur die Vorspannungsenergie aufweist, und eine größere Tiefe Db überall dort, wo ein Schreibstrahl auftrifft, der auch die zusätzliche Energie der Signalkomponente hat, wie in F i g. 4 gezeigt ist Die Bereiche des Aufzeichnungsmediiums, die überhaupt nicht bestrahlt werden, nehmen die Form von Vorsprüngen an, die bei der späteren Abtastung als Führungsteile 35 wirken, zwischen denen vertiefte Informationsteile 36 liegen.

Anstelle dnes Elektronenstrahls kann auch ein Lichtstrahl oder dergleichen zum Aufzeichnen benutzt werden, der z. B. von einem Laser stammt und über den Entladungsstrom des Lasers oder mit einem Lichtmodulator innerhalb oder außerhalb des Lasers moduliert werden kann.

F i g. 5 zeigt eine solche Ausführungsform mit einem Lichtstrahl, die als Modulationssignal ein elektrisches Signal ohne Vorspannungskomponente verwendet, um einen intensitätsmodulierten Schreibstrahl zu erzeugen, der eine konstante Grundkomponente gemäß F i g. 2B besitzt Ein von einem Laser 38 emittierter Strahl passiert einen Lichtmodulator 42, der einen Polarisator 39, einen Kristall 40 und einen Analysator 41 aufweist Der Kristall 40 ist ein doppelbrechender Kristall, der einen elektrooptischen Effekt, wie Löchereffekte, Kerr-Effekt oder dergleichen bewirkt und so eine Phasendifferenz zwischen den orthogonalen Polarisationskomponenten des einfallenden Strahls erzeugt, wenn eine Spannung von einen Strahlmodulatorkreis 43 an eiern Kristall angelegt wird. Wenn der einfallende Strahl schon geradlinig polarisiert ist, kann der Polarisator 39 entfallen.

Bei einem üblichen Lichtmodulator sind der Polarisator 39 und der Analysator 40 senkrecht gekreuzt, wobei die an dem Kristall 40 angelegte Spannung V und der Trarsmissionsfaktor T des Modulators in folgender Relation zueinander stehen:

T = sin

Hierin ist χ eine dem Kristall eigentumliche Konstante, L die Länge des Kristalls in Richtung des Strahls und D die Länge des Kristalls in der Richtung des elektrischen Feldes. Wenn die Spannung 0 ist, ist der Transmissionsfaktor ebenfalls 0, und wenn die Spannung anwächst, wächst der Transmissionsfaktor. Ein maximaler Transmissionsfaktor wird erreicht, wenn die Spannung einen Wert von VXI2 erreicht, für den die Phasendifferenz des Kristalls λ/2 (λ ist die Wellenlänge) ist.
Anders als beim konventionellen sind beim Lichtmodulator 42 dieser Ausführungsform der Polarisator 39 und der Analysator 41 in nicht orthogonaler Beziehung zueinander angeordnet, d. h. in einer Beziehung, bei der die Polarisationsrichtung des auf den Kristall 40 auftreffenden Strahls nicht senkrecht zur Richtung des Analysators ist. In diesem Fall ist das hinter dem Analysator 41 austretende Licht auch dann nicht 0, wenn die an dem Kristall 40 angelegte Spannung 0 ist. Wenn daher ein elektrisches Informationssignal, wie in F i g. 6 gezeigt, an diesem Modulator 42 angelegt wird, erzeugt er einen modulierten Strahl, der die in F i g. 2B gezeigte Grund- oder Vorspannungskomponente als Anteil aufweist. Ihre Größe ist durch den Abweichungswinkel λ von der senkrechten Stellung des Polarisators 39 und des Analysators 41 bestimmt und nimmt mit wachsenden λ («<90°) zu. Wenn « im Bereich von 0<λ<90° liegt, wird der maximale Transmissionsfaktor des Modulators niedriger als wenn a = 0 ist, d.h. als im konventionellen Modulator. Wenn α = 90° ist, bzw. wenn der Polarisator 39 und der Analysator 41 parallel

jo zueinander stehen, ist der maximale Transmissionsfaktor des Modulators 42 ohne angelegte Spannung (V=O) am höchsten und nimmt ab, wenn eine Signalspannung an den Modulator angelegt wird. Wenn die am Modulator 42 angelegte Spannung νλ/2 ist, was genügend hoch ist, um eine Phasendifferenz von λ/2 am Kristall 40 zu liefern, ist der Transmissionsfaktor des Modulators 0. Aus diesem Grunde muß die aufgebrachte Signalspannung kleiner als der Wert von νλ/2 sein. Für <x=90° ist die Beziehung zwischen dem elektrischen

4(i Signal und dem modulierten Strahl derart, wie sie in F i g. 7 gezeigt ist

Der modulierte Strahl 49 wird hinter dem Modulator 42 von einem Spiegel 45 auf eine Kondensorlinse 46 geworfen und von dieser zusammen mit einer Zylinderlinse 48 auf dem Aufzeichnungsmedium als winziger Strich abgebildet Der Spiegel und die Linsen sind als integrierte Einheit in einem Gehäuse 47 untergebracht Dieses wird mit den gleichen Mitteln wie das Gehäuse 18 in radialer Richtung über dem sich

so drehenden Aufzeichnungsmedium 14, wie im Zusammenhang mit F i g. 1 beschrieben, bewegt, und dadurch eine Aufzeichnung von elektrischen Informationssignalen gemäß F i g. 3 und 4 erzeugt. Das Aufzeichnungsmedium besteht aus Material, etwa thermoplastischen Kunststoff, in dem bei Lichteinfall Vertiefungen mit einer von der Lichtintensität abhängigen Tiefe unmittelbar entstehen, oder umfaßt Material, etwa ein lichtlösliches Fotodeckmittel, das einen gleichen Effekt durch Nachbehandlung ermöglicht

Wenn das Aufzeichnungsmedium aus einer Substanz, die die Entfernung der unbestrahlten Teile erlaubt, hergestellt ist, z.B. aus einem lichtüberlagernden PhotodeckmitteL kann die in F i g. 8 gezeigte Aufzeichnung erzeugt werden, bei der die unbestrahlten Teile als Vertiefungen der'Tiefe Dc gebildet sind, während die Teile, die der Grundkomponente entsprechen, als Ausnehmungen der Tiefe £W ausgebildet sind. In diesem Fall erscheinen die unbestrahlten Teile in Form von

7 8

vertieften Führungsteiien 50, zwischen denen erhabene auf einen anderen Tiäger überführt werden, auf dem

Informationsteile51 liegen. Vertiefungen oder Vorsprünge in den mit dem Licht

Wenn ferner das Aufzeichnungsmedium aus einem bestrahlten Teilen erzeugt werden, so daß auf diese

Träger, etwa einem Silbersalzfilm besteht, der ge· Weise ein Duplikat der Aufnahme mit entsprechenden

schwärzte Bereiche im bestrahlten Teil liefert, kann eine "> Führungsteilen geliefert wird, auf einem derartigen Träger hergestellte Aufzeichnung

4 Bkitt /oichiHinucn

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Aufzeichnung von Informationssignalen auf einem Aufzeichnungsmedium, bei der ein konstanter Strahl von einer Strahlquelle zu einem mit den Informationssignalen als Modulationssignale beaufschlagten Modulator abgestrahlt wird und nach Durchgang durch den Modulator als intensitätsmodulierter Schreibstrahl auf das relativ zum Schreibstrahl bewegte Aufzeichnungsmedium fällt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Modulator (24,32; 42,43) verwendet wird, der auch bei keiner Modulation durch ein zugeführtes Informationssignal einen Grundstrahl konstanter Grundintensität aussendet, daß des weiteren ein Schreibstrahl erzeugt wird, der aus der Oberlagerung der Intensität des Giundstrahls mit der Intensität des nach dem Informationssignal modulierten Strahlanteils gebildet wird, wobei deren Intensitäten von vergleichbarer Größenordnung und deren Strahlquerschnitte einander gleich sind, und daß der daraus gebildete Schreibstrahl auf dem Aufzeichnungsmedium (14) eine die Modulation enthaltende Informationsspur bei gleichzeitiger Ausbildung einer Führungsrille erzeugt

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein steuerbarer Strahlerzeuger (15) als Strahlquelle und Modulator vorgesehen ist

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Modulator (24,32; 42,43) eine Fokussiereinrichtung (25; 46) nachgeschaltet ist

4. Vorrichtung nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Formeinrichtung (26; 48) für den Schreibstrahl diesem auf dem Aufzeichnungsmedium (14) lineare Gestalt gibt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit einer Lichtquelle als Strahlquelle, dadurch gekennzeichnet, daß der Modulator (42, 43) einen Kristall (40) umfaßt, der in dem durchgehenden Lichtstrahl in Abhängigkeit von einer angelegten Spannung eine Phasendifferenz erzeugt und dem ein Analysator (41) nachgeschaltet ist. _v

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Polarisationsrichtungen des in den Kristall (40) eintretenden Lichtes und des Analysators (41) in nichtorthogonaler Beziehung zueinander stehen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kristall (40) optisch ein Polarisator (39) vorgeschaltet ist.